دانلود پایان نامه

د (هان۱۹، ۲۰۰۰؛ پااولا و همکاران۲۰، ۲۰۰۲؛ کیم و همکاران۲۱، ۲۰۰۸؛ جوکار و همکاران، ۲۰۱۰).
با قرار گرفتن مواد ضد میکروب در ساختار پلیمری فیلم ها و پوشش ها، بسته بندی های ضد میکروب به سیستم های امیدوارکننده ای تبدیل شده اند که در طول ذخیره سازی مانع از دست رفتن مواد مفیدی همچون اسیدآسکوربیک می شوند و یا از طریق آزادسازی آنتی بیوتیک ها در سطح و یا فضای بین بسته بندی و مواد غذایی از رشد میکروارگانیسم های مورد نظر جلوگیری کرده و موجب افزایش مدت زمان نگهداری می گردد (بالاسوبرامانیان، ۲۰۰۹).
برای استفاده از اثر مواد ضد میکروب در بسته بندی ها ممکن است که مواد ضد میکروب را بر روی لفاف های بسته بندی پوشش دهند و یا آن که آن ها را با مواد بسته بندی ترکیب کنند و یا آن ها را بر روی مواد بسته بندی تثبیت کنند. از عمده ترین مواد ضد میکروب مورد استفاده در صنعت بسته بندی می توان به الکل ها، مواد ضد باکتری، مواد به دام اندازنده یون های فلزی، آنزیم ها، اسیدهای آلی، پلی ساکارید ها و زئولیت نقره اشاره کرد (مصباحی و حبیبی، ۱۳۹۰).
مزایای استفاده از بسته بندی های حاوی مواد ضد میکروب در مقایسه با افزودن مستقیم آن به فرمولاسیون مواد غذایی از این قرار است که در بسته بندی های ضد میکروبی، انتشار عوامل ضد میکروب از ماتریکس پلیمری به سطح مواد غذایی بسیار آهسته و کنترل شده است و در زمان طولانی تری انجام می شود در نتیجه برای مدت زمان طولانی غلظت بالایی از ماده ضد میکروب در سطح فرآورده وجود خواهد داشت. از این رو مدت ماندگاری این فیلم ها نسبت به کاربرد مستقیم مواد ضد میکروب بیشتر است (جوکار و همکاران، ۲۰۱۰).
این نوع بسته بندی ها موجب بهبود کنترل کیفیت و افزایش عمر انباری مواد غذایی شده و بدلیل وجود مواد ضد میکروبی در ساختمان فیلم مورد استفاده جلوی نفوذ میکروارگانیسم را از بیرون به درون گرفته و مدت زمان تاخیرLeg period) ) را توسعه می دهد و نرخ رشد میکروارگانیسم را کاهش داده و عوامل میکروبی داخل بسته را کنترل می نماید ( مرتضوی و همکاران، ۱۳۸۷).

۲-۳-۱- ویژگی های ترکیب ضد میکروب
یک ترکیب ضد میکروب مورد استفاده در بسته بندی های فعال دارای ویژگی های زیر است :
مورد تایید سازمان های نظارت کننده است.
برطیف وسیعی از میکروارگانیسم ها موثر است.
در غلظت های پایین بر میکروارگانیسم ها موثر است.
بر خواص حسی تاثیر منفی ندارد.
مقرون به صرفه است ( قنبرزاده و همکاران، ۱۳۸۸).

۲-۴- فیلم و پوشش بسته بندی
فیلم یا پوشش بسته بندی لایه ای یکپارچه و نازک با ضخامت کمتر از ۰.۰۱ اینچ است که از ترکیبات پلیمری مختلف بر روی مواد غذایی قرار می گیرد. ساختار اصلی آن ها بر پایه پلیمرهای طبیعی یا سنتزی با خواص ویژه است. فیلم و پوشش بسته بندی منجر به ایجاد یک سد در مقابل انتقال موادی همچون آب، گاز و چربی، حفظ و انتقال اجزا، مواد غذایی، افزودنی ها، رنگ و طعم دهنده ها، جلوگیری از رشد میکروارگانیسم ها در سطوح مواد غذایی و حفاظت مکانیکی آن ها می شود ( جنادیوس، ۲۰۰۲).
۲-۴-۱- کاربرد فیلم و پوششهای بسته بندی
از اهداف تولید فیلم و پوششهای بسته بندی می توان به موارد زیر اشاره کرد:
۱)کاهش مهاجرت موادی همچون اکسیژن، مواد مولد عطر و طعم، چربی و رطوبت از مواد غذایی
۲)بهبود کیفیت ظاهری مواد غذایی
۳)تجزیه پذیر بودن بسته بندی
۴)کاهش نیاز به استفاده از مواد بسته بندی پلیمرهای سنتزی ( جنادیوس، ۲۰۰۲).
۲-۴-۲- ترکیب فیلم و پوششهای بسته بندی
فیلم ها از زیست بسپارها تولید میشوند که اساسا از پروتئینها، پلی ساکاریدها (کربوهیدراتها و صمغها) و لیپید حاصل میشوند. همچنین ممکن است زیست بسپارها از ترکیبات سنتزی نیز تولید شوند. پلاستی سایزرها، ترکیبات اصلاح کننده پلیمری و افزودنیهای دیگر، همراه زیست بسپارهای تشکیل دهنده فیلم برای تغییر خواص فیریکی و کاربردی فیلمها استفاده میشوند (جنادیوس، ۱۹۹۸).

۲-۵- پلیمرهای سنتزی
امروزه پلیمر و مواد مورد استفاده برای بسته بندی مواد غذایی از انواع پلیمرهای سنتزی، فلزات، شیشه، گاز و یا ترکیب آن ها تشکیل شده است.
فیلم های پلیمری نفتی به دلیل قابلیت شکل پذیری آسان، قیمت ارزان، سبکی، مقاومت شیمیایی بالا، تنوع خواص فیزیکی، قابلیت درزبندی به وسیله حرارت، چاپ پذیری خوب و فرایند تولید آسان به طور گسترده در صنایع بسته بندی مورد استفاده قرار می گیرد ( لیاقتی و همکاران، ۱۳۹۱).
اما از آن جا که پلیمرهای سنتزی با منشا نفتی به تخریب بیولوژیکی مقاوم می باشند و پیوند های کربنی آن ها توسط آنزیم های میکروارگانیسم ها شکسته نمی شود، زیست تخریب پذیر نمی باشند. دلیل اصلی زیست تخریب پذیر نبودن پلاستیک های معمول، طویل بودن طول مولکول پلیمر و پیوند قوی بین مونومرهای آن بوده که تجزیه آن را توسط موجودات تجزیه کننده با مشکل مواجه می کند ( مهدی پور و صداقت، ۱۳۹۳).
در فرایند زیست تخریب پذیری میکروارگانیسم ها و یا آنزیم های آن ها، پلیمر را به عنوان یک منبع غذایی مصرف می کنند. اکثر پلیمرها بدلیل داشتن ساختار کربنی مقاوم به آنزیم، سطح کم و وزن مولکولی بالا در برابر تخریب بیولوژیکی مقاوم هستند. همچنین آبگریزی پلاستیک ها از فعالیت آنزیم ها جلوگیری می کند.
با توجه به محدودیت یافتن مکان مناسب برای دفع زباله های تولیدی و صنعتی در مکان های پرجمعیت ( هاوگارد و همکاران۲۲،۲۰۰۱) و
همچنین کاهش منابع نفت و گاز و افزایش قیمت آن در طول دهه های اخیر، گرم شدن کره زمین، هزینه و آلودگی های ناشی از بازیافت و خطرات مسمومیت مصرف کننده با مهاجرت مونومرها یا الیگومرها از مواد خوراکی پژوهشگران را برای یافتن راهکارهای جدید برای بسته بندی مواد غذایی تشویق می کند ( جمشیدیان و همکاران، ۲۰۱۰).

۲-۶- پلیمرهای زیست تخریب پذیر
نیاز بازار به محصولات مواد غذایی طبیعی و بی خطر و مقررات سختگیرانه برای جلوگیری از غذاهای عامل بیماری های عفونی، محققان را به پیدا کردن فناوری جدیدی برای بهبود ایمنی و افزایش کیفیت محصولات غذایی در طول مدت زمان ذخیره سازی برانگیخته است.
همانطور که گفته شد با افزایش آگاهی های زیست محیطی، قیمت نفت خام و چالش های مربوط به گرم شدن کره زمین، توجه و علاقه به پلیمرهای زیستی و فناوری نو، وابستگی به سوخت های فسیلی را کاهش می دهد. از آن جا که زیست پلیمرها از منابع تجدیدپذیر بدست می آیند و زیست تخریب پذیر هستند، استفاده از آن ها در مقایسه با پلیمرهای بر پایه ترکیبات نفتی دارای حداقل آثار منفی زیست محیطی است (داداشی و همکاران، ۱۳۹۱؛ الماسی و همکاران، ۱۳۹۲).
بزرگترین گروه پلیمرهای زیست تخریب پذیر، پلیمرهایی هستند که در ساختار زنجیره خود دارای پیوندهای قابل هیدورلیز هستند. از جمله این پلیمرها میتوان به پلی استرها، پلی آمیدها، پلیاوره ها، پلی انیدریدها، پلی(آمید- انامین)ها، پلی اورتان ها و پلی فسفازن ها را نام برد.
هزینه های سنگین تولید پلیمرها، کاربرد این بسپارها را تا سال ۱۹۸۰ محدود به زمینه پزشکی کرده بود. از آن زمان پیشرفت های عمده در تکنولوژی فرآیند اسید لاکتیک تولید شده به طریق زیستی، منجر به تولید بسپارهای زیست تخریب پذیر از اسید لاکتیک جهت کاربردهای غیر پزشکی در مقیاس تجاری شده است (گراس و کالرا۲۳، ۲۰۰۲).
زیست بسپارهای تشکیل دهنده فیلم اساسا از پروتئینها، پلی ساکاریدها (کربوهیدراتها و صمغها) و لیپیدها حاصل میشوند. همچنین ممکن است زیست بسپارها از ترکیبات سنتزی نیز تولید شوند. پلاستی سایزرها، ترکیبات اصلاح کننده پلیمری و افزودنیهای دیگر برای تغییر خواص فیزیکی و کاربردی فیلم ها، همراه زیست بسپارهای تشکیل دهنده فیلم استفاده میشوند (جنادیوس و همکاران، ۱۹۹۸).
تاکنون مطالعات بسیاری در زمینه قابلیت انواع بسپارهای زیستی در تهیه فیلمها و پوششها و خواص بسیاری از این فیلم ها به ویژه فیلمهای تهیه شده از کربوهیدراتها و پروتئینها انجام شده است. بیشتر این تحقیقات در زمینه تاثیر مواد اولیه و روشهای فرآیند تولید فیلمها روی خواص آن ها بوده است، لیکن تحقیقات سالهای اخیر اغلب روی روشهای نوین اصلاح ویژگیها و ساز و کار اثر گذاری آن ها بر ساختار فیلم، بررسی امکان استفاده از فیلمها به عنوان بستهبندی فعال و مطالعه در زمینه یافتن منابع جدید طبیعی برای تولید این محصولات متمرکز بوده است.

۲-۶-۱- طبقه بندی پلیمرهای زیست تخریب پذیر
تقسیم بندی های متفاوتی برای پلیمرهای زیست تخریب پذیر وجود دارد. این پلیمرها با توجه به منبعشان در دسته بندی زیر جای گرفته اند :
۱- پلیمرهایی که به طور مستقیم و یا از توده زیستی (پلی ساکارید، پروتئین، پلی پپتید و پلی نوکلئوتید) استخراج شده اند.
۲- پلیمرهایی که به صورت شیمیایی مونومرهایی بر پایه مواد زیست تخریب پذیر یا منابع مختلف توده زیستی و منابع نفتی (مانند پلی لاکتیک اسید، بیو پلی استر) بدست می آیند.
۳- پلیمرهایی که توسط میکروارگانیسم ها و یا باکتری های اصلاح شده ژنتیکی (پلی هیدروکسی بوتیرات، سلولز باکتریایی و زانتان) تولید می شود (سورنتینو و همکاران۲۴، ۲۰۰۶).
در تقسیم بندی دیگری پلیمر های زیست تخریب پذیر در دو دسته ی سنتزی و طبیعی جای می گیرند. انواع سنتزی از مشتقات نفتی تولید می شود و بیشتر شامل پلی استرها می باشند. انواع طبیعی یا بایو پلیمرها منشاء حیاتی دارند. بایو پلیمرها با منشاء طبیعی را میتوان به ۶ زیر گروه طبقه بندی کرد:
۱) پلی ساکاریدها، مانند: نشاسته، سلولز، لیگنین و کیتین
۲) پروتئینها، مانند: ژلاتین، کازئین، گلوتن گندم، ابریشم، پشم
۳) لیپیدها، که شامل: چربیهای حیوانی و روغنهای گیاهی مانند روغن کرچک
۴) پلی استرهای تولید شده بوسیله میکروارگانیسمها یا بوسیله گیاهان مانند پلی هیدورکسی آلکانوآت ها (PHA) و پلی ۳- هیدورکسی بوتیرات (PHB)
۵) پلی استرهای سنتز شده از منومرهای با منشا طبیعی مانند: پلیلاکتیک اسید (PLA)
۶) دیگر پلیمرهای طبیعی مانند کائوچوی طبیعی
این بایو پلیمرها منشاء کشاورزی دارند و معمولا از محصولات گیاهی و حیوانی بدست می آیند. یعنی برخلاف پلیمرهای سنتزی که منشاء نفتی دارند، آن ها از منابع تجدید پذیر بدست می آیند و تولید آن ها موجب حفظ منابع تجدید ناپذیر برای نسل های آینده می گردد. بایو پلیمرها از آن جا که توسط میکروارگانیسم در طی فرآیند کمپوست به محصولات طبیعی مانند دی اکسید کربن، آب، متان و توده زیستی تبدیل می شوند قابلیت برگشت به طبیعت را دارد و موجب آلودگی محیط زیست نمی شود.

۲-۶-۲- مزایای پلیمرهای زیست تخریب پذیر
امروزه استفاده از پلیمرهای زیست سازگار و زیست تخریب پذیر به دلیل ویژگی های دوستدار محیط زیست بودن و وابستگی کم به منابع غیرقابل تجدید بسیار مطرح شده است (اورایاما و همکاران۲۵، ۲۰۰۲ ؛ شاملی و همکاران، ۲۰۱۰).
قابلیت کم
پوست شدن مواد بایوپلیمری از دیگر مزیت های بسیار مهم این پلیمرها است، زیرا با وجود هزینه بر بودن عملیات بازیافت، این مواد بوسیله تجزیه بیولوژیکی فقط آب، دی اکسید کربن و ترکیبات ارگانیک بدون باقیمانده های سمی تولید می کنند.
تاکنون مطالعات بسیاری در زمینه قابلیت انواع پلیمرهای زیستی در تهیه فیلمها و پوششها صورت گرفته و به بررسی خواص بسیاری از فیلمها بویژه فیلمهای تهیه شده از کربوهیدراتها و پروتئینها پرداخته شده است. بیشتر این مطالعات در زمینه تاثیر مواد اولیه و روشهای فرآیند تولید فیلمها روی خواص آن ها بوده، لیکن تحقیقات سالهای اخیر اغلب بر روشهای نوین اصلاح ویژگیها و ساز و کار اثرگذاری آن ها بر ساختار فیلم، بررسی امکان استفاده از فیلمها به عنوان بستهبندی فعال و مطالعه در زمینه یافتن منابع جدید طبیعی برای تولید این محصولات متمرکز بوده است. با توجه به آن که pH، نوع و میزان ماده نرم کننده و شرایط خشک کردن فیلم نظیر دما و رطوبت نسبی از متغیرهای تاثیرگذار بر ویژگیهای فیلمها است، تحقیقات بسیاری در این زمینه صورت گرفته است.
به منظور توسعه پلیمرهای زیستی ساخته شده از منابع تجدید پذیر تلاش های جدی صورت است. پلی لاکتیک اسید(PLA)، پلی کاپرولاکتون، پلی گلیکولیک اسید، کیتوزان، آلژینات، مواد سلولزی از جمله پلیمرهای زیست تخریب پذیری هستند که پتانسیل جایگزینی پلیمرهای مصنوعی را دارند ( سالمیری و همکاران۲۶، ۲۰۱۴).

۲-۶-۳- پلی لاکتیک اسید
در سال های اخیر استفاده از پلیمرهای زیست تخریب پذیر و زیست سازگار به دلیل ویژگی های دوستدار محیط زیست بودن و وابستگی کم به منابع غیرقابل تجدید بسیار مطرح شده اند. در میان پلیمرهای زیست تخریب پذیر مبتنی بر منابع تجدید پذیر، پلی لاکتیک اسید (PLA) به خاطر ماهیت تجدید پذیر، زیست تخریب پذیر، زیست گاز، خواص مکانیکی و نوری مناسب، مقاومت بالا و فرآیندپذیری خوب بیشترین توجه را به خود جلب کرده است ( اورایاما و همکاران، ۲۰۰۲، شاملی و همکاران، ۲۰۱۰ ؛ راموس و همکاران۲۷، ۲۰۱۴؛ سالمیری و همکاران، ۲۰۱۴).
در سال ۱۹۳۲ پلی لاکتیک اسید، که یک پلیمر کایرال با وزن مولکولی پایین است، توسط کاروتز (دوپونت) با حرارت دادن اسید لاکتیک تحت خلاء کشف شد (جمشیدیان و همکاران، ۲۰۱۰ ؛ لاسپریلا و همکاران، ۲۰۱۱). در سال ۱۹۵۴، دوپونت پلیمری با وزن مولکولی بالاتر تولید کرد. در سال ۱۹۶۸ کاواکس و سانتیس۲۸ از ساختار بلوری مشابه اورتورومبیک PLLA که یک ترکیب مارپیچی چپ گرد بود، اطلاع دادند (لاسپریلا، ۲۰۱۱).
PLA پلیمری مشتق شده از اسید لاکتیک است که از تخمیر محصولات خام کربوهیدراتی


0 Comments

No Comment.